为实现气缸运动轨迹的高精度鲁棒控制,建立了比例阀控缸系统的数学模型,并基于反步法设计了一种能够有效抑制系统模型参数不确定性、未建模动态和外界扰动等因素影响的非线性确定性鲁棒控制器。利用MATLAB中的Simulink模块构建气缸运动轨迹跟踪控制系统仿真模型。采用MATLAB/Simulink中的xPC-Target开发了基于非线性确定性鲁棒控制器的气缸运动轨迹实时控制系统。仿真结果表明所设计控制器是可行的。试验结果表明该控制器能够有效地跟踪参考轨迹,跟踪0.3 Hz正弦轨迹时的最大跟踪误差为0.89 mm,约为幅值的2.97%;跟踪0.4 Hz正弦轨迹时的最大跟踪误差为1.02 mm,为幅值的3.4%。

机电伺服系统存在未建模动态及不可避免的未知扰动,会严重影响系统的伺服性能。针对未知扰动下机电伺服系统惯性负载的角位移跟踪控制问题,考虑未建模动态对系统的影响,提出一种基于有限时间的模糊自适应指令滤波反步控制方法,能有效补偿系统中的未知扰动和未建模动态,具有良好的惯性负载角位移跟踪控制效果。针对系统中存在的未知外部扰动及未建模动态,结合滤波反步法和模糊控制理论,使用模糊逻辑系统逼近未知非线性动态同时构造自适应控制器。考虑到微分计算带来的计算爆炸问题,构建有限时间指令滤波器,降低了系统的计算复杂度,并通过设计滤波误差补偿机制,对滤波误差项进行补偿,保证滤波信号的逼近能力,提升系统跟踪控制性能。通过稳定性分析,证明所设计的控制器能够保证系统的跟踪误差在有限时间内收敛。最后通过仿真实...

阀控缸液压系统存在建模不准确、动态控制精度较低和控制算法调试困难的问题,为此,提出了一种基于递推最小二乘法(RLS)的反步法动态面控制策略,并采用半实物仿真平台对其控制算法进行了调试验证。首先,建立了阀控缸液压系统非线性状态空间模型,推导了该系统的最小二乘矩阵形式和递推算法公式;然后,基于李雅普诺夫稳定性理论和动态面控制技术,建立了阀控非对称缸系统的控制模型,设计了一种基于RLS的反步法动态面控制器;最后,基于半实物仿真平台,对改造后的Linux操作系统进行了实时性验证,完成了阀控非对称缸系统参数辨识和基于RLS的反步法动态面控制试验任务。试验结果表明:RLS算法不仅能用于准确地估计系统模型参数,更能有效地适应系统模型参数的变化;相比于常规PID控制方法,基于RLS反步法动态面控制策略在阀控非对称缸系统稳定状态和...

针对阀控电液位置伺服系统的非匹配干扰抑制问题,将滑模控制理论与反步递推控制器设计方法相结合,提出一种滑模反步递推控制方法;在滑模反步递推控制算法设计过程中,提出一种新的光滑连续的滑模控制律;对所提控制算法的稳定性及跟踪误差的收敛性进行理论及定量分析,并对该控制方法的可行性及有效性进行联合仿真验证。研究结果表明:该算法能够有效抑制未知非匹配干扰与输出抖动,其跟踪效果明显优于反步控制器以及PID控制器的跟踪效果。

针对阀控非对称液压缸理论和应用研究不足的问题,进行自适应非线性控制算法研究。推导阀控非对称液压缸的非线性理论模型,并利用反步法设计控制系统,再通过功率键合图建立阀控非对称液压缸的仿真模型,验证控制算法具有正确性。最后,对所提出的自适应控制算法进行仿真验证,给出自适应反步控制算法的参数整定方法。结果表明,系统参数能够呈现出良好的自适应动态过程,将该算法应用于具有典型非线性特性的液压伺服系统,可以获得良好的控制效果。

针对不确定性及外部干扰下主动升沉补偿系统的非线性控制问题,提出一种基于扩展干扰观测器自适应鲁棒控制器。扩展状态观测器将外部扰动扩张成新的状态变量,利用输出反馈观测扩张的状态。基于反步法构建自适应控制器,结合拓展状态观测器处理系统方程存在的建模误差、外干扰、不确定性及参数不确定性。基于滑模控制方法,设计非线性滑模反馈律,从而提高系统在外部干扰下的鲁棒性能。最后,通过李雅普诺夫函数证明整个闭环系统的稳定性。基于升沉补偿电液伺服系统进行仿真实验,结果表明:所设计控制器在存在不确定性及外部干扰的情况下具有良好的控制精度及鲁棒性。

为了有效消除阀控电液伺服系统受到匹配干扰影响,采用反步法对系统非匹配干扰进行补偿,并引入了光滑连续一阶可导滑模控制技术,消除了滑模控制和反步控制过程的冲突。分析阀控电液伺服系统组成,建立了阀控电液伺服系统数学模型,并展开联合仿真分析。结果表明:在所有控制阶段中,滑模反步控制器都实现了有效抑制未知非匹配干扰程度,达到稳定的滑模反步控制状态后不会发生抖动情况。滑模反步控制器相对于反步控制器和PID控制器具备更小的稳态跟踪误差最大值和误差均方,可以获得更优的控制效果。滑模反步控制器同时具备反步控制和滑模控制的优势,不需要构建未知系统精确数学模型也可以获得良好控制效果。

针对阀控缸系统先进控制算法理论和应用研究不足的问题,仿真研究多种控制算法在阀控对称缸液压系统控制中的应用。推导阀控对称缸的非线性微分方程,将伺服阀的动态性能考虑为一阶系统问题;进行PID、极点配置和基于反步法的自适应控制器算法的理论推导;建立阀控对称缸的功率键合图理论模型,应用上述控制算法对它进行控制效果仿真。结果表明:基于反步法的自适应控制器具有规范的设计方法和广泛的适应性,其控制效果和应用价值都优于传统控制

某电液力负载模拟系统以钢丝绳为传递介质其特性随钢丝绳刚度大范围变化而改变针对定常控制策略难以实现其大范围控制难题提出采用自适应反步控制策略。结合间接自适应方法和反步控制方法的优点通过反步设计方法获得与系统模型参数直接相关的控制器通过参数预估实时更新刚度值并修正控制器参数从而补偿刚度变化对闭环控制系统性能的影响。仿真结果表明：在所设计的力加载范围内该控制算法能够准确预估钢丝绳刚度值可以实现变刚度电液力负载模拟系统大范围高精度控制并且可以消除多余力对负载模拟精度的影响。

针对某四辊冷轧机的液压辊缝系统考虑系统干扰的情况下建立了高阶非线性系统数学模型利用Backstepping动态面算法设计了辊缝闭环控制器。该方法由于在逆递推设计过程中结合使用了一阶低通滤波器无需对模型的非线性部分重复微分从而避免了因＂微分项的膨胀＂而引起的算法复杂性。理论分析和仿真结果均表明所设计的控制器能够保证系统的半局稳定性输出渐近跟踪期望轨迹使系统对于给定位置跟踪具有良好的动态性能对外部干扰也有较强的鲁棒性。